高考物理二轮复习 刷题首选卷 专题三 牛顿运动定律的理解和应用精练（含解析）-人教版高三全册物理试题.doc

专题三牛顿运动定律的理解和应用经典特训题组1. 如图所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力()A方向向左，大小不变 B方向向左，逐渐减小C方向向右，大小不变 D方向向右，逐渐减小答案A解析物块B向右做匀减速直线运动，设其加速度大小为a，则由牛顿第二定律得B受到A给的静摩擦力方向向左，大小为fmBa，保持不变，A正确。2. 如图，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有()Aa1g，a2g Ba10，a2gCa10，a2g Da1g，a2g答案C解析在抽出木板的瞬时，弹簧对木块1的支持力和对木块2的压力并未改变。木块1受重力和支持力，mgF，a10；木块2受重力和压力，根据牛顿第二定律a2g，故C正确。3(多选)两实心小球甲和乙由同一种材质制成，甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比，与球的速率无关。若它们下落相同的距离，则()A甲球用的时间比乙球长B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功答案BD解析球的质量m·r3，阻力fkr，由牛顿第二定律agg，甲乙，m甲>m乙，所以r甲>r乙，可得a甲>a乙，由hat2知甲球用的时间较短，A、C错误；由v得v甲>v乙，故B正确；因f甲>f乙，由Wffh知甲球克服阻力做功较大，D正确。4如图甲所示，一质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块，木板受到随时间t变化的水平拉力F作用时，用传感器测出其加速度a，得到如图乙所示的a­F图，最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力，取g10 m/s2，则下列选项错误的是()A滑块的质量m4 kgB木板的质量M2 kgC当F8 N时滑块加速度为2 m/s2D滑块与木板间动摩擦因数为0.1答案C解析由题图乙知，F6 N时，滑块与木板刚好不相对滑动，加速度为a1 m/s2。对整体分析，由牛顿第二定律有F(Mm)a，代入数据计算得出Mm6 kg，当F6 N时，对木板，根据牛顿第二定律得aF，知图线的斜率k，则M2 kg，滑块的质量m4 kg，故A、B正确；根据F6 N时，a1 m/s2，代入表达式计算得出0.1，当F8 N时，对滑块，根据牛顿第二定律得mgma，计算得出ag1 m/s2，故C错误，D正确。5图甲是张明同学站在力传感器上做下蹲、起跳动作的示意图，点P是他的重心位置。图乙是根据传感器采集到的数据画出的力时间图线。两图中ag各点均对应，其中有几个点在图甲中没有画出。取重力加速度g10 m/s2。根据图象分析可知()A张明的重力为1000 NBe点位置张明处于超重状态Cc点位置张明处于失重状态D张明在d点的加速度小于在f点的加速度答案B解析开始时张明处于平衡状态，张明对传感器的压力是500 N，根据牛顿第三定律和二力平衡可以知道，张明的重力为500 N，故A错误；e点时传感器对张明的支持力等于张明对传感器的压力，大于张明的重力，张明处于超重状态，故B正确；c点时传感器对张明的支持力等于张明对传感器的压力，大于张明的重力，张明处于超重状态，故C错误；张明在d点时，a1 m/s220 m/s2，张明在f点时，a2 m/s210 m/s2，可知张明在d点的加速度大于在f点的加速度，故D错误。6. 如图所示，倾角为的足够长的传送带沿顺时针方向转动，转动速度大小为v1，一个物体从传送带底端以初速度大小v2(v2>v1)上滑，同时物块受到平行传送带向上的恒力F作用，物块与传送带间的动摩擦因数tan，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，则物块运动的v­t图象不可能是()答案C解析若F>mgsinmgcos，物块一直做匀加速运动，v­t图象是向上倾斜的直线，A图是可能的；若Fmgsinmgcos，物块一直做匀速运动，v­t图象是平行t轴的直线，B图是可能的；若F<mgsinmgcos，物块先做匀减速运动，合力大小F合mgcosmgsinF，因为tan，即有mgsinmgcos，当速度减至v1时，物块以速度v1做匀速运动，故C图不可能，D图是可能的。综上所述，C正确。7航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m2 kg，动力系统提供的恒定升力F28 N。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10 m/s2。(1)第一次试飞，飞行器飞行t18 s时到达高度H64 m。求飞行器所受的阻力f的大小；(2)第二次试飞，飞行器飞行t26 s时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h；(3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3。答案(1)4 N(2)42 m(3) s(或2.1 s)解析(1)飞行器第一次试飞时做匀加速直线运动，设加速度大小为a1，Ha1t由牛顿第二定律Fmgfma1由解得f4 N(2)第二次试飞中，设失去升力时的速度大小为v1，上升的高度为s1，运动示意图如图，s1a1t设失去升力后的加速度大小为a2，上升的高度为s2，由牛顿第二定律mgfma2v1a1t2s2由解得hs1s242 m(3)设失去升力下降阶段加速度大小为a3，恢复升力后加速度大小为a4，恢复升力时速度大小为v3，运动示意图如图，由牛顿第二定律mgfma3Ffmgma4且hv3a3t3由解得t3 s(或2.1 s)。真题调研题组1(2019·海南高考)如图，两物块P、Q置于水平地面上，其质量分别为m、2m，两者之间用水平轻绳连接。两物块与地面之间的动摩擦因数均为，重力加速度大小为g。现对Q施加一水平向右的拉力F，使两物块做匀加速直线运动，轻绳的张力大小为()AF2mg B.FmgC.Fmg D.F答案D解析对整体，由牛顿第二定律得Fmg2mg3ma，对P物块，由牛顿第二定律得Tmgma，解得TF，D正确。2(2018·全国卷) 如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是()答案A解析物块静止时受到向上的弹力和向下的重力，处于平衡状态，有：kx0mg，施加拉力F后，物块向上做匀加速直线运动，由牛顿第二定律有：Fk(x0x)mgma，所以Fmakx，A正确。3(2019·全国卷)(多选)如图a，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图b所示，木板的速度v与时间t的关系如图c所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由题给数据可以得出()A木板的质量为1 kgB24 s内，力F的大小为0.4 NC02 s内，力F的大小保持不变D物块与木板之间的动摩擦因数为0.2答案AB解析木板和实验台间的摩擦忽略不计，由题图b知，2 s后物块和木板间的滑动摩擦力大小F摩0.2 N，由题图c知，24 s内，木板的加速度大小a1 m/s20.2 m/s2，撤去外力F后的加速度大小a2 m/s20.2 m/s2，设木板质量为m，据牛顿第二定律，对木板有：24 s内：FF摩ma1,4 s以后：F摩ma2，解得m1 kg，F0.4 N，A、B正确；02 s内，Ff，由题图b知，F是均匀增加的，C错误；因物块质量不可求，故由F摩m物g可知动摩擦因数不可求，D错误。4(2017·海南高考)汽车紧急刹车后，停止运动的车轮在水平地面上滑动直至停止，在地面上留下的痕迹称为刹车线。由刹车线的长短可知汽车刹车前的速度。已知汽车轮胎与地面之间的动摩擦因数为0.80，测得刹车线长25 m。汽车在刹车前的瞬间的速度大小为(重力加速度g取10 m/s2)()A10 m/s B20 m/s C30 m/s D40 m/s答案B解析刹车后汽车的合外力为摩擦力fmg，加速度ag8 m/s2，又刹车线长25 m，故可由匀变速直线运动规律得到汽车在刹车前的瞬间的速度大小v m/s20 m/s，故B正确。5(2019·江苏高考) 如图所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为。先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，在B上滑动距离L后停下。接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：(1)A被敲击后获得的初速度大小vA；(2)在左边缘再次对齐的前、后，B运动加速度的大小aB、aB；(3)B被敲击后获得的初速度大小vB。答案(1)(2)3gg(3)2解析A、B的运动过程如图所示：(1)设A、B的质量均为m，先敲击A时，由牛顿第二定律可知，A的加速度大小aAg在B上滑动时有2aALv解得：vA。(2)对齐前，B所受A的摩擦力大小fAmg，方向向左，地面的摩擦力大小f地2mg，方向向左，合外力大小FfAf地3mg由牛顿第二定律FmaB，得aB3g对齐后，A、B整体所受合外力大小Ff地2mg由牛顿第二定律F2maB，得aBg。(3)设敲击B后经过时间t，A、B达到共同速度v，位移分别为xA、xB，A的加速度大小等于aA则vaAt，vvBaBtxAaAt2，xBvBtaBt2且xBxAL解得：vB2。6(2017·全国卷) 如图，两个滑块A和B的质量分别为mA1 kg和mB5 kg，放在静止于水平地面上的木板的两端，两者与木板间的动摩擦因数均为10.5；木板的质量为m4 kg，与地面间的动摩擦因数为20.1。某时刻A、B两滑块开始相向滑动，初速度大小均为v03 m/s。A、B相遇时，A与木板恰好相对静止。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g10 m/s2。求：(1)B与木板相对静止时，木板的速度；(2)A、B开始运动时，两者之间的距离。答案(1)1 m/s(2)1.9 m解析(1)滑块A和B在木板上滑动时，木板也在地面上滑动。设A、B和木板所受的摩擦力大小分别为f1、f2和f3，A和B相对于地面的加速度大小分别为aA和aB，木板相对于地面的加速度大小为a1，在物块B与木板达到共同速度前有f11mAgf21mBgf32(mmAmB)g由牛顿第二定律得f1mAaAf2mBaBf2f1f3ma1设在t1时刻，B与木板达到共同速度，其大小为v1，由运动学公式有v1v0aBt1v1a1t1联立式，代入已知数据得v11 m/s(2)在t1时间间隔内，B相对于地面移动的距离为sBv0t1aBt设在B与木板达到共同速度v1后，木板的加速度大小为a2，对于B与木板组成的系统，由牛顿第二定律有f1f3(mBm)a2由式知，aAaB；再由式知，B与木板达到共同速度时，A的速度大小也为v1，但运动方向与木板相反。由题意知，A和B相遇时，A与木板的速度相同，设其大小为v2，设A的速度大小从v1变到v2所用的时间为t2，则由运动学公式，对木板有v2v1a2t2对A有v2v1aAt2在t2时间间隔内，B(以及木板)相对地面移动的距离为s1v1t2a2t在(t1t2)时间间隔内，A相对地面移动的距离为sAv0(t1t2)aA(t1t2)2 A和B相遇时，A与木板的速度也恰好相同，因此A和B开始运动时，两者之间的距离为s0sAs1sB联立以上各式，并代入数据得s01.9 m。(也可用如图所示的速度时间图象求解)模拟冲刺题组1(2019·江苏七市二模)为使雨水尽快离开房屋的屋顶面，屋顶的倾角设计必须合理。某房屋示意图如图所示，设屋顶面光滑，倾角为，雨水由静止开始沿屋顶面向下流动，则理想的倾角为()A30° B45° C60° D75°答案B解析设屋檐的底边长为L，屋顶的坡面长度为s，雨滴下滑的加速度为a，雨滴只受重力mg和屋顶对它的支持力N，垂直于屋顶方向：Nmgcos，平行于屋顶方向：mamgsin，雨滴的加速度agsin，根据几何关系，屋顶坡面的长度为：s，由sat2得：t ，45°时t最短，故B正确。2. (2019·广东肇庆高三一模)(多选)趣味运动会上运动员手持网球拍托球沿水平面匀加速跑，设球拍和球的质量分别为M、m，球拍平面和水平面之间夹角为，球拍与球保持相对静止，它们之间的摩擦力及空气阻力不计，则()A运动员的加速度为gtanB球拍对球的作用力为mgC运动员对球拍的作用力为(Mm)gcosD若运动员的加速度大于gtan，球一定沿球拍向上运动答案AD解析对网球：受到重力mg和球拍的支持力N，作出受力图如图1，根据牛顿第二定律得：Nsinma，Ncosmg，解得，agtan，N，故A正确，B错误；以球拍和球整体为研究对象，如图2，根据牛顿第二定律得：运动员对球拍的作用力为F，故C错误；若运动员的加速度a大于gtan，假设球相对球拍静止，则其加速度也为a，如图3所示，将a分解，则axacos，因为a>gtan，所以ax>gtancosgsin，即大于重力沿球拍平面方向的分力，所以必须有一个沿球拍向下的外力才能使球相对球拍静止，而实际上这个力不存在，故球一定沿球拍向上运动，D正确。3. (2019·山东淄博一模)(多选)如图所示，劲度系数为k的轻弹簧竖直放置，下端固定在水平地面上。一质量为m的小球，从离弹簧上端高h处自由下落，接触弹簧后继续向下运动。小球从开始下落到小球第一次运动到最低点的过程中，下列关于小球的速度v、加速度a随时间t变化的图象中符合实际情况的是()答案AD解析在小球下落的开始阶段，小球做自由落体运动，加速度为g；接触弹簧后开始时，重力大于弹力，加速度方向向下，随着小球继续下降，弹力逐渐变大，小球做加速度减小的加速运动，直至重力等于弹力，此时加速度减小到零，速度达到最大；小球继续下落时，弹力大于重力，加速度方向变为向上，且逐渐变大，直到速度减小到零，到达最低点，故A正确，B错误。根据牛顿第二定律可得加速度agx(x为弹簧压缩长度)，在与弹簧作用的加速向下阶段，相等时间内位移增大得越来越快，弹簧压缩量增大得越来越快，由此可知此阶段内加速度减小得越来越快；在减速向下阶段，相等时间内，弹簧的压缩量增大得越来越慢，故可知此阶段内加速度增大得越来越慢；由a­t图象与时间轴所围面积表示速度的变化量与对称性可知，ag时小球速度不为0，小球继续向下运动，a继续增大，故C错误，D正确。4(2019·湖北七市州教研协作体高三联合模拟)(多选)在粗糙水平面上，有一质量未知的物体做直线运动，在t0时刻受一与运动方向相反的恒力F4 N的作用，经一段时间后撒去力F，物体运动的v­t图象如图所示，已知g10 m/s2，据图可知下列说法正确的是()A物体与水平面的动摩擦因数为0.2B物体最后回到t0时刻的位置CF的作用时间为1 sD物体的质量为1 kg答案AD解析由v­t图象可知，物体01 s内沿正向做匀减速运动，12 s内沿负向做匀加速运动，23 s内沿负向做匀减速运动，可得拉力F在2 s末撤去，拉力F的作用时间为2 s，在23 s内物体的加速度为a2 m/s2，摩擦力大小为mgma，解得0.2，故A正确，C错误；由v­t图线与时间轴所围面积表示位移知，01 s内物体沿正向运动，位移大小为x1×6×1 m3 m，13 s内沿负向运动，位移大小为x2×(31)×2 m2 m，则知3 s末物体到出发点的距离为xx1x21 m，故B错误；在01 s内物体沿正向运动，根据图象可得加速度大小a1 m/s26 m/s2，根据牛顿第二定律可得：Fmgma1，解得物体的质量m1 kg，故D正确。5(2019·云南二模)如图所示，台秤上放一个木箱，木箱内有质量分别为m1和m2的两物体P、Q，用细绳通过光滑定滑轮相连，m1>m2。现剪断Q下端与木箱相连的细绳，在P下落但还没有到达箱底的过程中，台秤的示数与未剪断前的示数相比将()A变大 B变小C不变 D先变小后变大答案B解析剪断细线之前台秤的示数为：NMgm1gm2g；因m1>m2，则当剪断Q下端的细绳后，P向下加速，Q向上加速，对P：m1gTm1a，对Q：Tm2g m2a，解得ag，T，此时箱子对台秤的压力为：NMg2TMg，结合m1>m2，由数学知识可知<m1gm2g，则NMg2TMg<Mgm1gm2gN，故选B。6(2019·四川广元三诊)(多选)如图a，一长木板静止于光滑水平桌面上，t0时，小物块以速度v0滑到长木板上，图b为物块与木板运动的v­t图象，图中t1、v0、v1已知。重力加速度大小为g。由此可求得()A木板的长度B物块与木板的质量之比C物块与木板之间的动摩擦因数D从t0开始到t1时刻，木板获得的动能答案BC解析根据题意只能求出小物块与长木板的相对位移，无法求出木板的长度，A错误；由图象的斜率表示加速度求出长木板的加速度大小为aA，小物块的加速度大小aB，设小物块质量为m，长木板质量为M，根据牛顿第二定律得：mgMaA，mgmaB，解得：，故B、C正确；由于长木板质量未知，故其动能无法求出，D错误。热门预测题组1(2019·安徽安庆高三二模)(多选)如图甲所示，一足够长的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面的倾角37°，现有质量m2.2 kg的物体在水平向左的外力F的作用下由静止开始沿斜面向下运动，经过2 s撤去外力F，物体在04 s内运动的速度与时间的关系图线如图乙所示。已知sin37°0.6，cos37°0.8，g10 m/s2，则()A物体与斜面间的动摩擦因数为0.5B水平外力F5.5 NC水平外力F4 ND物体在04 s内的位移为24 m答案AC解析根据v­t图象的斜率表示加速度，知24 s内物体的加速度为：a2 m/s22 m/s2，由牛顿第二定律有：mgsinmgcosma2，解得：0.5，故A正确；02 s内物体的加速度为：a1 m/s24 m/s2，由牛顿第二定律有：mgsinFcos(mgcosFsin)ma1，解得：F4 N，故B错误，C正确；由v­t图线与t轴围成的面积表示位移，可得物体在04 s内的位移为：x m28 m，故D错误。2(2019·湖南衡阳二模)如图1所示，在水平面上有一质量为m11 kg的足够长的木板，其上叠放一质量为m22 kg的木块，木块和木板之间的动摩擦因数10.3，木板与地面间的动摩擦因数20.1。假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加随时间t增大的水平拉力F3t(N)，重力加速度大小g10 m/s2。(1)求木块和木板保持相对静止的时间t1；(2)t10 s时，两物体的加速度各为多大；(3)在如图2所示坐标系中画出木块的加速度随时间変化的图象(取水平拉力F的方向为正方向，只要求画图，不要求写出理由及演算过程)。答案(1)4 s(2)3 m/s212 m/s2(3)图见解析解析(1)当F2(m1m2)g3 N时，木块和木板都没有拉动，处于静止状态，当木块和木板一起运动时，当木板受到木块对它的摩擦力为最大静摩擦力时，它们共同运动的加速度最大，木块与木板恰好相对静止。对木板：fmax2(m1m2)gm1amax，fmax1m2g解得：amax3 m/s2对整体有：Fmax2(m1m2)g(m1m2)amax解得：Fmax12 N由Fmax3t1得：t14 s。(2)t10 s时，两物体已相对运动，则有：对木板：1m2g2 (m1m2)gm1a1解得：a13 m/s2对木块：F1m2gm2a2，F3t30 N解得：a212 m/s2。(3)图象过(1,0)，(4,3)，(10,12)图象如图所示。